为什么现在的宇宙物质多于反物质

来源：百度文库编辑：超级军网时间：2024/04/28 21:09:18

为什么现在的宇宙物质多于反物质

来源：中国科技网-科技日报 2016年08月21日

[导读] 在宇宙诞生之初，能量转化为同样多的正物质与反物质，这两种物质相遇会发生剧烈爆炸，转化为能量，并归于湮灭。可是目前宇宙中的天体均为正物质，没有发现反物质天体。

为什么现在的宇宙物质多于反物质
能“变形”的中微子或是“背后推手”

本报记者刘霞综合外电
根据大爆炸理论和粒子物理理论，宇宙起源于大约137亿年前的一次大爆炸。在宇宙诞生之初，能量转化为同样多的正物质与反物质，这两种物质相遇会发生剧烈爆炸，转化为能量，并归于湮灭。可是目前宇宙中的天体均为正物质，没有发现反物质天体。
为什么现在的宇宙间充满了正物质而非反物质呢？这是物理学领域最大的谜团之一。英国《自然》杂志8月12日报道说，在近日于美国芝加哥举办的第38届高能物理国际会议（ICHEP）上，日本科学家们给出了一个解释：中微子这种亚原子粒子在物质形态和反物质形态的表现不同。不过，他们也表示，还需要收集更多数据才能对此解释进行确认。
中微子究竟为“何方神圣”
在粒子物理学里，标准模型是一套描述强力、弱力、电磁力这三种基本力，以及组成所有物质的基本粒子的理论。自从20世纪70年代标准模型建立后，一直久经考验而屹立不倒。但上个世纪90年代，有一种粒子公然藐视其规则，它就是中微子。根据理论，中微子不具有质量，但实际情况是，1998年，物理学家利用日本一个矿内的超级神冈探测器，发现中微子具有质量——尽管不足电子的十亿分之一。
参与美国费米国家加速器实验室NuMI离轴中微子实验（NOVA）的物理学家基斯·马特拉称，从那时开始，世界各地的中微子实验如雨后春笋一样冒出，而且科学家们也慢慢意识到，他们或许可以以这一粒子为突破口获得新的发现和解释。“它们是标准模型中的缺口。”
中微子有3种：电子中微子、μ子中微子和τ子中微子。中微子不带电，质量极小。根据量子力学，不同的中微子之间可以相互转换，我们称之为中微子振荡。
正反中微子行为有别
在现在的宇宙中，物质明显比反物质多，物理学家们观察了一些物质粒子和反物质粒子，如K介子和B介子的行为差异，但并不足以解释物质为何会超越反物质，取得支配地位。
一个答案可能是超重粒子在宇宙诞生初期，采用不对称的形式衰变产生了更多的物质。有科学家认为，中微子一种超重的“亲戚”可能是“幕后推手”。根据这一理论，如果中微子和反中微子现在表现得不一样，那么，其更古老的对应物也应该存在同样的不平衡，这或许可以解释为什么物质比反物质多。
为了测试这一想法，日本从东海到神冈的中微子实验（T2K）的研究人员探究了物质和反物质中微子行进时，在三种“味”之间振荡的差异。他们从位于日本东海海边的质子加速器研究中心发射出一束μ子中微子，到295公里远的超级神冈探测器（这个地下铁罐装满了5万吨水）。研究人员计算出了在此过程中，有多少电子中微子出现——这是μ子中微子在整个旅程中变形成另一种中微子的信号。随后，他们使用一束介子反中微子，重复了这一实验。
美国罗切斯特大学的物理学家岩本幸之助（音译）在出席ICHEP时表示，两束中微子的表现略有不同。
该研究团队认为，如果物质和反物质的行为没有差异，那么，他们将在探测器内发现24个电子中微子和7个电子反中微子（因为反物质更难生成和探测），但结果他们发现了32个中微子和4个反中微子。纽约州立大学石溪分校的物理学家、T2K实验成员姜常金（音译）说：“这表明，物质和反物质的振荡方式并不一样。”
还需更多数据验证
尽管T2K和NovA实验提供的初步结果都表明了同样的观点，但迄今为止的观察可能只是概率事件，如果中微子和反中微子的表现一模一样的话，科学家们也有二十分之一的机会（2西格玛）看见这样的结果。
因此，科学家们需要更多数据对这一信号进行验证，T2K本轮实验将运行到2021年，届时它将获得目前5倍多的数据，但该研究团队将需要大约13倍的数据，才能将统计置信度提升到3西格玛——大多数物理学家愿意接受数据合理但不能完全确定的门槛。
为了收集更多必需的数据，T2K团队提出将实验延续到2025年。不过，与此同时，他们也打算通过与NovA合作，从而加快搜集数据的速度。目前，参与NovA实验的科学家们已从费米国家实验室发射一束中微子到810公里之外的位于明尼苏达州北部的一座矿井下，并将于2017年发射反中微子束。这两个团队已经同意携手对数据进行分析，到2020年，得到的数据的统计置信度有望达到3西格玛。
研究人员表示，要想达到宣布某些数据为“一项发现”所需要的统计置信度5西格玛，可能需要新一代的中微子实验，目前全球各地正在计划这些中微子实验。
尽管如此，这一发现激发了科学家们对于物理学界的“香饽饽”——中微子进行深入研究的兴趣。他们认为，这种无所不在而又飘忽不定的粒子可能是解决多个物理学谜团的“钥匙”。

http://www.wokeji.com/kbjh/zxbd_10031/201608/t20160821_2793363.shtml

为什么现在的宇宙物质多于反物质

来源：中国科技网-科技日报 2016年08月21日

[导读] 在宇宙诞生之初，能量转化为同样多的正物质与反物质，这两种物质相遇会发生剧烈爆炸，转化为能量，并归于湮灭。可是目前宇宙中的天体均为正物质，没有发现反物质天体。

为什么现在的宇宙物质多于反物质
能“变形”的中微子或是“背后推手”

本报记者刘霞综合外电
根据大爆炸理论和粒子物理理论，宇宙起源于大约137亿年前的一次大爆炸。在宇宙诞生之初，能量转化为同样多的正物质与反物质，这两种物质相遇会发生剧烈爆炸，转化为能量，并归于湮灭。可是目前宇宙中的天体均为正物质，没有发现反物质天体。
为什么现在的宇宙间充满了正物质而非反物质呢？这是物理学领域最大的谜团之一。英国《自然》杂志8月12日报道说，在近日于美国芝加哥举办的第38届高能物理国际会议（ICHEP）上，日本科学家们给出了一个解释：中微子这种亚原子粒子在物质形态和反物质形态的表现不同。不过，他们也表示，还需要收集更多数据才能对此解释进行确认。
中微子究竟为“何方神圣”
在粒子物理学里，标准模型是一套描述强力、弱力、电磁力这三种基本力，以及组成所有物质的基本粒子的理论。自从20世纪70年代标准模型建立后，一直久经考验而屹立不倒。但上个世纪90年代，有一种粒子公然藐视其规则，它就是中微子。根据理论，中微子不具有质量，但实际情况是，1998年，物理学家利用日本一个矿内的超级神冈探测器，发现中微子具有质量——尽管不足电子的十亿分之一。
参与美国费米国家加速器实验室NuMI离轴中微子实验（NOVA）的物理学家基斯·马特拉称，从那时开始，世界各地的中微子实验如雨后春笋一样冒出，而且科学家们也慢慢意识到，他们或许可以以这一粒子为突破口获得新的发现和解释。“它们是标准模型中的缺口。”
中微子有3种：电子中微子、μ子中微子和τ子中微子。中微子不带电，质量极小。根据量子力学，不同的中微子之间可以相互转换，我们称之为中微子振荡。
正反中微子行为有别
在现在的宇宙中，物质明显比反物质多，物理学家们观察了一些物质粒子和反物质粒子，如K介子和B介子的行为差异，但并不足以解释物质为何会超越反物质，取得支配地位。
一个答案可能是超重粒子在宇宙诞生初期，采用不对称的形式衰变产生了更多的物质。有科学家认为，中微子一种超重的“亲戚”可能是“幕后推手”。根据这一理论，如果中微子和反中微子现在表现得不一样，那么，其更古老的对应物也应该存在同样的不平衡，这或许可以解释为什么物质比反物质多。
为了测试这一想法，日本从东海到神冈的中微子实验（T2K）的研究人员探究了物质和反物质中微子行进时，在三种“味”之间振荡的差异。他们从位于日本东海海边的质子加速器研究中心发射出一束μ子中微子，到295公里远的超级神冈探测器（这个地下铁罐装满了5万吨水）。研究人员计算出了在此过程中，有多少电子中微子出现——这是μ子中微子在整个旅程中变形成另一种中微子的信号。随后，他们使用一束介子反中微子，重复了这一实验。
美国罗切斯特大学的物理学家岩本幸之助（音译）在出席ICHEP时表示，两束中微子的表现略有不同。
该研究团队认为，如果物质和反物质的行为没有差异，那么，他们将在探测器内发现24个电子中微子和7个电子反中微子（因为反物质更难生成和探测），但结果他们发现了32个中微子和4个反中微子。纽约州立大学石溪分校的物理学家、T2K实验成员姜常金（音译）说：“这表明，物质和反物质的振荡方式并不一样。”
还需更多数据验证
尽管T2K和NovA实验提供的初步结果都表明了同样的观点，但迄今为止的观察可能只是概率事件，如果中微子和反中微子的表现一模一样的话，科学家们也有二十分之一的机会（2西格玛）看见这样的结果。
因此，科学家们需要更多数据对这一信号进行验证，T2K本轮实验将运行到2021年，届时它将获得目前5倍多的数据，但该研究团队将需要大约13倍的数据，才能将统计置信度提升到3西格玛——大多数物理学家愿意接受数据合理但不能完全确定的门槛。
为了收集更多必需的数据，T2K团队提出将实验延续到2025年。不过，与此同时，他们也打算通过与NovA合作，从而加快搜集数据的速度。目前，参与NovA实验的科学家们已从费米国家实验室发射一束中微子到810公里之外的位于明尼苏达州北部的一座矿井下，并将于2017年发射反中微子束。这两个团队已经同意携手对数据进行分析，到2020年，得到的数据的统计置信度有望达到3西格玛。
研究人员表示，要想达到宣布某些数据为“一项发现”所需要的统计置信度5西格玛，可能需要新一代的中微子实验，目前全球各地正在计划这些中微子实验。
尽管如此，这一发现激发了科学家们对于物理学界的“香饽饽”——中微子进行深入研究的兴趣。他们认为，这种无所不在而又飘忽不定的粒子可能是解决多个物理学谜团的“钥匙”。

http://www.wokeji.com/kbjh/zxbd_10031/201608/t20160821_2793363.shtml

不就因為CP共軛不平衡嗎

对称破缺。

kenlcy 发表于 2016-8-21 20:34
不就因為CP共軛不平衡嗎
12门508毫米口径L50巨炮齐射，进入效力射基本能够撕烂英国佬的罗德尼吧，根据超级电脑的模拟结果

自从宇称守恒定律被李政道和杨振宁打破后，科学家很快又发现，粒子和反粒子的行为并不是完全一样的！一些科学家进而提出，可能正是由于物理定律存在轻微的不对称，使粒子的电荷(C)不对称，导致宇宙大爆炸之初生成的物质比反物质略多了一点点，大部分物质与反物质湮灭了，剩余的物质才形成了我们今天所认识的世界。如果物理定律严格对称，宇宙连同我们自身就都不会存在了——宇宙大爆炸之后应当诞生了数量相同的物质和反物质，但正反物质相遇后就会立即湮灭，那么，星系、地球乃至人类就都没有机会形成了。

中微子和反中微子理论上是手性对称的，因为B衰变中弱相互作用中的宇称不守恒。二分量中微子理论认为原子核的B衰变中放出的中微子没有确定的内禀宇称，而有一定的螺旋性, 描写自旋为1/2的费米子。理论认为自然界中只存在左旋的中微子和右旋的反中微子，不存在左旋的反中微子和右旋的中微子。但这一假设是以中微子的静止质量为零为前提的。

目前的研究认为中微子的静止质量很小但不为零，同时存在着中微子震荡现象。所以研究中微子确实很迷人。中微子的手性决定了应该是不对称的，不然宇宙的物质就都湮灭不存在了。所以这个实验的最终结果确实很令人期待。

larry0211 发表于 2016-8-21 23:08
自从宇称守恒定律被李政道和杨振宁打破后，科学家很快又发现，粒子和反粒子的行为并不是完全一样的！一些科 ...

泯灭的正物质转化为能量，而反物质转化为暗能量吗？

bjnr 发表于 2016-8-22 03:45
泯灭的正物质转化为能量，而反物质转化为暗能量吗？
你这个想法非常独到，我觉得最好有哪位大神听了有所启发。

因为你说到了一个能量是否有手性的问题，也许真有。

温度是衡量运动程度的一个标尺，但能量是和物质转换的，为啥能量不能有手性呢？

不太懂，中微子的产生很难吗？一天做一组实验，有个100组也就够了。发射，检测，。。。。

不太懂，中微子的产生很难吗？一天做一组实验，有个100组也就够了。发射，检测，。。。。
難就難在檢測中微子電荷中性又幾乎不和任何物質反應

larry0211 发表于 2016-8-22 12:22
你这个想法非常独到，我觉得最好有哪位大神听了有所启发。

因为你说到了一个能量是否有手性的问题，也 ...
这个问题俺困扰了很久

然而我看10年内也不会有结果

为什么现在的宇宙物质多于反物质宇宙膨胀或源于反物质而非暗能量，反物质和正物质之间有 ... 揭秘宇宙中物质为何多过反物质：或因时空扭曲揭秘宇宙中物质为何多过反物质：或因时空扭曲猜想：为什么我们不能发现宇宙中的反物质科学家找到物质和反物质结合的确凿证据宇宙为何是由物质组成的？大型强子对撞实验发现物质-反物质的非对称性试管婴儿为什么男多于女？科学家首次发现:宇宙中奇特的"反物质工厂"(图) ... 反物质武器的疑问？为什么宇宙会是现在这副样子？